本科毕业设计箱式变电站设计.doc

摘要 本科毕业设计景观公园箱式变电站摘 要摘 要：箱式变电站又称户外成套变电站，也有称做组合式变电站，它是发展于20世纪60年代至70年代欧美等西方发达国家推出的一种户外成套变电所的新型变电设备，由于它具有组合灵活，便于运输、迁移、安装方便，施工周期短、运行费用低、无污染、免维护等优点，受到世界各国电力工作者的重视。进入20世纪90年代中期，国内开始出现简易箱式变电站，并得到了迅速发展。本课题的主要内容包括箱式变电站的发展应用，箱式变电站的结构分类，以及箱式变电站一次系统设计及其设备选型，二次系统设计，以及箱式变电站的智能监控系统。10kV箱式变电站的设计高压侧额定电压为10kV，低压侧额定电压为0.4KV。主接线采用单母线分段接线。关键词：箱式变电站 结构 一次系统 二次系统Abstract Box-type transformer substation calls again outdoor a transformer substation, also call to do the sectional transformer substation. It is a development to wait to 70s Europe and America western prosper in the 60s of 20 centuries the nation release a kind of outdoor the set changes to give or get an electric shock of new change to give or get an electric shock the equipments, because it have the combination vivid, easy to conveyance, move, install convenience, start construction the period is short and circulate the expenses low, free from pollution, do not need maintenance etc. advantage, suffer the international community electric power the worker values. Enter the middle of 90s of 20 centuries. The domestic starts appearing the simple box-type transformer substation , and got the quick development. The article regard box-type transformer substation as a development for relating box-type transformer substation applied, the construction of box-type transformer substation divides into se-section, emphasizing the treatise box-type transformer substation a the very equipments in design in subsystem chooses the type, two subsystems design, and the intelligence of box-type transformer substation supervises and control the system. The design high pressure side sum of box-type transformer substation settles electric voltage as 10 kV, the low-pressure side sum settles electric voltage as 0.4KVs. The lord connects the single mother in adoption in line cent segment connects the line.Keywords：box-type transformer substation construction first system second system.目录目录摘 要1 绪论11.1 供配电技术的发展11.2 箱式变电站的类型、结构与技术特点11.2.1 箱式变电站的类型11.2.2 箱式变电站的结构11.2.3 箱式变电站与常规变电站的对比分析21.3 箱式变电站的技术要求与设计规范31.4 本设计的主要任务32 负荷计算和无功功率补偿计算32.1负荷计算32.1.1各用电车间及生活区负荷计算32.1.1.1路灯负荷32.1.1.2照明负荷：42.1.1.3消防水泵42.1.1.4喷雾器：42.1.1.5供水站52.1.1.6瀑布：52.1.1.7喷泉：52.2无功功率补偿62.2.1补偿方式选择62.2.1.1同步补偿机62.2.1.2同步补偿机使用方式62.2.1.3并联电抗器72.2.1.4补偿方式的选择72.2.2无功功率补偿计算73 变电站主变压器台数、容量、类型的选择83.1 变压器容量、接线组别的确定83.2 变压器的散热处理93.3 采用负荷开关熔断器组合电器保护变压器94 变电站主接线方案的选择114.1 箱式变电站对主接线的基本要求114.2主接线的接线方式114.2.1 单母线接线114.2.2 单母线分段接线114,2.3 单母分段带旁路母线124.2.4 桥型接线124.3 电气主接线的选择125 短路电流计算145.1短路电流计算目的145.2短路电流计算方法：标幺值法145.3短路电流计算图145.4电力系统中各元件的标幺值155.5实际短路计算155.5.1第一点短路155.5.2电力变压器的电抗标幺值165.5.3电力线路的电抗标幺值165.5.4总阻抗标幺值165.5.5三相短路周期分量165.5.6高压侧冲击电流165.5.7第二点短路175.5.8总阻抗标幺值175.5.9三相短路电流周期分量175.5.10低压侧短路冲击电流176 一次设备的选择与校验186.1 选择设备的一般原则和基本要求186.2 高压断路器的选择196.2.1 断路器选择的具体技术条件196.2.2 断路器选择及校验206.3 隔离开关的选择216.3.1 隔离开关选择的具体技术条件216.3.2 隔离开关选择计算216.4 电流互感器的选择226.4.1 电流互感器的选择技术条件226.4.2 电流互感器选择及校验236.5 电压互感器选择256.5.1 电压互感器选择技术条件256.5.2 电压互感器的选择一般原则256.5.3 电压互感器选择266.6 熔断器的选择266.7 开关柜的选择276.8低压一次侧电气设备的选择277 进出线的选择与校验277.1进出线选择的方法277.2进出线的校验方法287.2.1高压进线的校验287.2.3低压进出线的热稳定校验287.3 10KV进线的选择287.3.1 10KV主干线的选取287.4 380V侧出线的选择与校验298 防雷与接地298.1 概 述298.2 防雷与接地298.2.1 防雷装置298.2.2 工厂供电系统的防雷保护298.2.3 电力系统的接地308.2.4 设计中采用的防雷及接地系统309 结论3110致谢31参考文献32附图133附图二34附图三35IV河北科技师范学院2012本科毕业设计1 绪论 1.1 供配电技术的发展随着市场经济的发展，国家在城乡电网建设和改造中，要求高压直接进入负荷中心，形成高压受电变压器降压低压配电的供电格局，所以供配电要向节地、节电、紧凑型、小型化、安全、无人值守的方向发展，箱式变电站(简称箱变)正是具有这些特点的最佳产品，因而在城乡电网中得到广泛应用。与此同时，由于信息化、网络化和智能化住宅小区发展，因此不仅要求箱变安全可靠，同时要求具有“四遥”(遥测、遥讯、遥调、遥控)的智能化功能。这种智能箱式变电站(简称智能箱变)环网供电时，在特定自主软件配合下，能完成故障区段自动定位、故障切除、负荷转带、网络重构等功能，从而保证在一分钟左右恢复供电。1.2 箱式变电站的类型、结构与技术特点 1.2.1 箱式变电站的类型箱式变电站有美式箱式变电站和欧式箱式变电站。美式预装式变电站在我国叫做“预装式变电站”或“美式箱变 ”，区别欧式预装式变电站。它将变压器器身、高压负荷开关、熔断器及高低连线置于一个共同的封闭油箱内，构成一体式布置。用变压器油作为带电部分相间及对地的绝缘介质。同时，安装有齐全的运行检视仪器仪表，如压力计，压力释放阀，油位计，油温表等。欧式预装式变电站以前在我国习惯称为“组合式变电站”，它是将高压开关设备、配电变压器和低压配电装置布置在三个不同的隔室内，通过电缆或母线来实现电气连接。1.2.2 箱式变电站的结构 美式预装式变电站的结构型式大致有三种：（1）变压器和负荷开关、熔断器共用一个油箱；（2）变压器和负荷开关、熔断器分别装在上下两个不同的油箱内；（3）变压器和负荷开关、熔断器分别装在左右两个不同的油箱内。其中（1）型为美式箱变的原结构，它的特点是结构紧缩、简洁、体积小、重量轻。（2）型和（3）型为（1）的变形。这种变型的理论根据是：开关操作和熔断器的动作造成的游离碳会影响整个箱变的寿命。由于采用普通油和难燃油作为绝燃介质，使之既可用于户外，又可用于户内，适用于住宅小区、共矿企业及各种公共场所，如机场、车站、码头、港口、高速公路、地铁等。1.2.3 箱式变电站与常规变电站的对比分析目前，国内生产的箱变的电压等级：高压侧为 3 35kV、低压侧为 0.4 10kV 。变压器的容量：当额定电压比为35/10 、6 、0.4 kV 时可从几百kVA上万kVA、当额定电压比为 10、6/0.4 kV 时可从几十kVA几千kVA。箱式变电站（在IEC及欧洲称为高压/低压预装式变电站）是一种集成化程度高，工厂预安装、节能、节地的发展中设备与常规变电站相比，占地为1/20，工期为1/7，投资为1/2。在国外应用极度为广泛，在西欧占变电站总数的70%以上，美国为90%。在我国应用为10%，是一种方兴未艾的装备。预装式变电站是输变电设备发展方向，由前所述，我国应用仅10%左右，而国外已达到的70-90%，所以预装式变电站其社会效益显著，适用范围更广。箱式变电站与常规变电站性能比较见表1。表1 箱式变电站与常规变电站性能对比表序号对比项目常规变站组合式（箱变）变电站 1设计工作需要土建、电气二方面设计、工作量较大土建工作仅一个安装基础，箱变本身有典型设计，只须根据用户要求，作一些调整，设计工作也大为减少。 2基建时间6个月以上预先基础做好以后，只需4-6小时就可以安装完毕送电。 3占地面积（10kV800K为 例）100一般箱变12m2ZBW174m2 4安装地点和负荷中心距离不能十分接近负荷中心，供电线路半径较长，电压降落及电能损失较高。能贴近负荷中心，甚至直接置于建筑物处，供电线路半径可以很短电压降落及电能损失较少，提高了供电质量。 5生产方式土建施工后，现场装配。大规模、工作化生产，质量容量得到保证。 6生产周期7：1 7投资费用2：1 8和环境协调性和环境不协调和环境协调一致/ZBW17高度1.6米,不挡视线,美化环境。1.3 箱式变电站的技术要求与设计规范设计严格按照国家标准高压/低压预装式变电站（GB/T12467-1998），以及适合的工艺流程。1.4 本设计的主要任务（1）10KV箱式变电站的总体结构设计（2） 箱式变电站主接线设计与一次设备选型（3）二次系统设计2 负荷计算和无功功率补偿计算2.1负荷计算2.1.1各用电车间及生活区负荷计算负荷计算的方法有需要系数法、二项式等几种，本设计采用需要系数法确定。主要计算公式有： 有功功率：无功功率: 视在功率: 计算电流: 根据要求及负荷计算公式，分别计算各车间的PC、QC、SC、IC，然后列出表格。2.1.1.1路灯负荷 n=300 2.1.1.2照明负荷： 2.1.1.3消防水泵 n=8 2.1.1.4喷雾器： n=4 2.1.1.5供水站 n=4 2.1.1.6瀑布： n=3 2.1.1.7喷泉： n=25 表2 各用电负荷计算结果用电编号负荷类别需要系数costanPC/kWQC/kvarSC/kvAIC/A1路灯0.50.800.758.256.1910.327.12照明0.81080821.13消防水泵10.800.7512090150394.74喷雾器0.60.800.75725490213.15供水站0.60.800.75604575197.46瀑布0.50.800.7516.512.420.640.77喷泉0.50.800.7518.814.123.461.72.2无功功率补偿2.2.1补偿方式选择无功功率的人工补偿装置主要有：同步补偿机和并联电抗器两种。2.2.1.1同步补偿机也称同步调相机，是一台不带机械负载的同步电动机，专门用于发出（洗手）无功功率。2.2.1.2同步补偿机使用方式1）受控补偿 图1 受控补偿图当负荷较大时为了改善功率因素，同步补偿机应过励运行。2）中间补偿当电网在负载下工作时，由于滞后性负载引起线路电压的下降；当电网符合很轻时，高压长输电线路将呈现较大的电容作用，使受端电网电压升高，此时，同步补偿机应运行在欠励状态，吸收电网中多余的无功功率。同步补偿机装在线路上，可以达到自动维持线路电压接近为恒定的目的。 图2 中间补偿图2.2.1.3并联电抗器 并联电抗器是高压、超高压线路上作补偿用的一类电抗器，是提高线路的传输能力和确保输电质量的一种不可缺少的重要电气设备。随着电力需求的增大，输电电压的不断提高；跨区域长距离的输电线路的建设，使线路对地的充电电容显著增大，给输电系统造成了：切断负荷产生工频过电压；单相对地短路时非故障相电压增大；由于超前无功功率过大而使电端电压上升等问题。为此输电系统安装了吸收超前无功功率、补偿电容电流的并联电抗器；同时也能有效的限制操作过电压。 并联电抗器接线圈有无铁心可分为带有气隙的铁心电抗器和无铁心的空心电抗器。带有气隙的铁心式电抗器，其结构主要是由铁心和线圈组成的。由于铁磁介质的导磁率极高，而且其磁化曲线是非线性的，故电抗器的铁心必须带气隙。带有气隙的铁心式电抗器通常在140%150%的额定电压下是线性的，饱和后电感值约为额定电压下电感值的50%70%。并联电抗器采用能够高压端和输电系统直接相连接，中性点经小电抗接地的连接方式。2.2.1.4补偿方式的选择由于并联电抗器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小一级组装灵活、扩容方便等优点，因此并联电抗器在供电系统中应用最为普遍。2.2.2无功功率补偿计算经计算总有功功率总无功功率由于本设计中上级要求cos0.93,而由上面计算可知cos=0.810.93，因此需要进行无功补偿。综合考虑在这里采用并联电容器进行低压集中补偿。可选用BW0.4-12-3型的电容器 Qc = 303.5（tanarccos0.81tanarccos0.94）kvar= 303.5（0.73-0.36） =112.3kvar 取Qc=150kvar因此，其电容器的个数为： n = Qc/qC =150/1212 而由于电容器是单相的，所以应为3的倍数，取12个正好 需补偿的无功功率Qc=12*12=144kvar 无功补偿后，变电所低压侧的计算负荷为： KVA无功率补偿后，工厂的功率因数为：cos= / = 303.5/ 313.30.97则工厂的功率因数为：cos=/ = 0.970.933 变电站主变压器台数、容量、类型的选择3.1 变压器容量、接线组别的确定箱变用变压器为降压变压器，一般将10KV降至380V/220V变压器容量一般为1601 600KVA，最常用的容量为315630KVA。其器身为三相三柱或三相五柱结构、Dyn11或Yyn0联结，熔断器连接在“”外部。三相五柱式Dyn11变压器的优点是带三相不对称负荷能力强，不会因三相负载不对称造成中性点电压偏移，负载电压质量可得到保证，这种变压器具有很好的耐雷特性。对于Dyn11联结变压器来说，其3n次（n为整数）谐波励磁电流在其三角形结构的一次绕组内形成环流，不注入公共的高压电网中去，这较之一次绕组接成星型接线的Yyn0联结变压器更利于抑制高次谐波电流；Dyn11联结变压器的零序阻抗较之Yyn0联结变压器的小得多，从而更有利于低压单相接地短路故障的保护和切除；当接用单相不平负荷时，由于Yyn0联结变压器要求中性线电流不超过二次绕组额定电流的25%，因而严重影响了接用单相负荷的容量，影响设备能力的发挥。因此国家规定在TT和TN系统中，推广Dyn11联结变压器。但是Yyn0联结变压器一次绕组的绝缘要求稍低于Dyn11，从而制造成本稍低于Dyn11联结的变压器。变压器联结方式如图3。图3 变压器的Yyn0联结和Dyn11联结综合考虑10kV箱式变电站变压器的容量确定为200kVA，型号为S6-200/10，变压器的连接组别为Yyn0，阻抗电压为 =4.0%，采用油浸式变压器。3.2 变压器的散热处理变压器设置有二种方式：一种将变压器外露，另一种将就压器安装在封闭隔室内。10kV箱式变电站变压器采用第二种接线方式，将变压器安装在封闭的变压器隔室内。为防日照辐射使室温升高，采用四周壁添加隔热材料、双层夹板结构，顶盖设计成带空气垫或隔热材料的气楼结构，内设通风道，装有自动强迫排气通风装置(轴流风机或幅面风机)。装置的开启和停止，由变压器室的温度监控装置自控，其温度的整定值按允许温度的80%90%设定；室内正常温度下，靠自然通风来散热。有为防止灰尘对绝缘的影响，在变压器连接处加上绝缘防护罩。室内温度不正常的情况下采用机械强迫通风，以变压器油温不超过95作为动作整定值。3.3 采用负荷开关熔断器组合电器保护变压器负荷开关是用来开、合负载电流的开关装置，它一般具有关合短路电流能力，但是它不能开断短路电流。负荷开关可以单独使用在远离电源中心、且容量较小的终端变电站，用于投切无功补偿回路、并联电抗器及电动机等。熔断器结构简单、价格便宜、维护方便，仍然具有发展前途。熔断体是熔断器的主要元件，当熔断体通过的电流超过一定值时，熔断体本身产生的焦耳热，使本身温度升高，在达到熔断体熔点时，熔断体自行熔断切断过载电流或短路电流。限流熔断器切断短路电流的电流波形如图4所示 1 a 2 时间 0 b 燃弧时间 图4 限流熔断器切断短路电流时电流波形1切断前电流波形 2切断过程中电流波形截止电流；动作时间负荷开关熔断器组合电器中使用限流型高压熔断器，这种熔断器是依靠填充在熔体周围的石英砂冷却电弧，达到有效熄灭电弧，用于在强力冷却熄弧过程中建立起高于工作电压的电弧电压，因而具有很强限流能力。由曲线可见到，短路开始后电流上升，熔体发热，温度上升，电流升到a点，熔体熔化，由于熔断器的限流作用，电流上升停止，开始沿ab线段下降，在b点电流下降到零，此时完成熄弧。这种熔断器的整个动作过程发生在密封的瓷管中，在熄灭电弧时，巨大气流不会冲出管外。负荷开关与熔断器配合使用于箱变可替代断路器，作为变压器的保护开关设备。当变压器内部发生故障，为使油箱不爆炸，故障切除时间必须限在20ms内。采用断路器保护的话，断路器最快全开断时间(继电保护动作时间+断路器固有动作时间+燃弧时间)一般需要23个周波(40ms60ms)左右，而限流熔断器则可保证在10ms以内切除故障。由于同电压等级负荷开关的价格大约是断路器的价格的1/41/5，而负荷开关+熔断器的价格仅仅是断路器的价格的1/3，因此采用负荷开关+熔断器有较大经济性。由于断路器是用于开断短路故障电流、大负荷电流、容性电流等通用的开关设备，因此体积大、笨重，结构也复杂。相比之下负荷开关体积小，简单易开发。4 变电站主接线方案的选择4.1 箱式变电站对主接线的基本要求概况地说，对主接线的基本要求包括安全、可靠、灵活、经济四个方面安全包括设备安全及人身安全。要满足这一点，必须按照国家标准和规范的规定，正确选择电气设备及正常情况下的监视系统和故障情况下的保护系统，考虑各种人身安全的技术措施。可靠就是主接线应满足对不同负荷的不中断供电，且保护装置在正常运行时不误动、发生事故时不拒动，能尽可能的缩下停电范围。为了满足可靠性要求，主接线应力求简单清晰。电器是电力系统中最薄弱的元件，所以不应当不适当地增加电器的数目，以免发生事故。灵活是用最少的切换，能适应不同的运行方式，适应调度的要求，并能灵活、简便、迅速地倒换运行方式，使发生故障时停电时间最短，影响范围最小。因此，电气主接线必须满足调度灵活、操作方便的基本要求。经济是指在满足了以上要求的条件下，保证需要的设计投资最少。在主接线设计时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。欲使主接线灵活、可靠，必须要选用高质量的设备和现代化的自动装置，从而导致投资费用的增加。因此，主接线的设计应满足可靠性和灵活性的前提下，做到经济合理。主要应从投资声、占地面积少、电能损耗小等几个方面综合考虑。电气主接线是变电所电气设计的首要核心部分，也是电力构成的重要环节。电气主接线设计是依据变电所的最高电压等级和变电所的性质，选择出某种与变电所在系统中的地位和作用相适应的接线方式。4.2主接线的接线方式4.2.1 单母线接线优点：接线简单清晰，设备少，操作方便，便于扩建和采用成套配电装置。缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线或母线隔离开关等）故障时检修，均需使整个配电装置停电，单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障母线的供电。适用范围：6-10KV配电装置的出线回路数不超过5回；35-63KV配电装置出线回路数不超过3回；110-220KV配电装置的出线回路数不超过2回。4.2.2 单母线分段接线优点：用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。缺点：当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。扩建时需向两个方向均衡扩建。适用范围：6-10KV配电装置出线回路数为6回及以上时；35KV配电装置出线回路数为4-8回时；110-220KV配电装置出线回路数为3-4回时。4,2.3 单母分段带旁路母线这种接线方式在进出线不多，容量不大的中小型电压等级为35-110KV的变电所较为实用，具有足够的可靠性和灵活性。4.2.4 桥型接线(1)内桥形接线优点：高压断器数量少，四个回路只需三台断路器。缺点：变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，影响一回线路的暂时停运；桥连断路器检修时，两个回路需解列运行；出线断路器检修时，线路需较长时期停运。适用范围：适用于较小容量的发电厂，变电所并且变压器不经常切换或线路较长，故障率较高的情况。(2)外桥形接线优点：高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。缺点：线路的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，并有一台变压器暂时停运。高压侧断路器检修时，变压器较长时期停运。适用范围：适用于较小容量的发电厂，变电所并且变压器的切换较频繁或线路较短，故障率较少的情况1。4.3 电气主接线的选择10kV电气主接线，根据资料显示,由于10KV的出线有一类负荷，可以初步选择以下两种方案：(1)单母分段接线,610kV配电装置出线回路数目为6回及以上时，如果有一类负荷可采用单母线分段带旁路接线,如图5所示：(2)内桥式接线，一般用于电源进线线路较长，负荷比较平稳，变压器不需要经常操作，没有穿越功率的终端总降压变电所,如图6。（3）10KV主接线方案比较如表三所示：图5 单母线分段接线表3 10KV主接线方案比较方案方案 单母分段方案 内桥式接线技术不会造成全所停电调度灵活保证对重要用户的供电任一断路器检修，可以用利用旁路不会造成停电扩建时需向两个方向均衡扩建供电可靠调度灵活扩建方便便于试验易误操作经济 占地少 设备少可选择用分段断路器兼作旁路断路器 对变压器回路操作不方便适合没有穿越功率的终端总降压变电所经过综合比较方案在经济性上比方案好，且调度灵活也可保证供电的可靠性。在根据此变电站的用途,所以选用方案2。5 短路电流计算5.1短路电流计算目的短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，以及进行继电保护装置的整定计算。 进行短路电流计算，首先要绘制计算电路图。在计算电路图上，将短路计算所考虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点。短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。 接着，按所选择的短路计算点绘出等效电路图，并计算电路中各主要元件的阻抗。在等效电路高压设备选择的一般要求必须满足一次电路正常条件。 图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，并标明其序号和阻抗值，然后将等效电路化简。对于工厂供电系统来说，由于将电力系统当作无限大容量电源，而且短路电路也比较简单，因此一般只需采用阻抗串、并联的方法即可将电路化简，求出其等效总阻抗。最后计算短路电流和短路容量。图6 内桥式接线5.2短路电流计算方法：标幺值法5.3短路电流计算图图7 短路电流计算电路图5.4电力系统中各元件的标幺值输电线路： 其中,为基准的电压与容量。电力变压器： 其中，分别为变压器的短路百分数和变压器的额定容量。电抗器： 其中，分别为电抗器的电抗百分数，额定电压和额定电流。电源： 其中为出口断路器的短路容量。其中为三相短路电流的周期分量，为从电源到短路处的点抗标幺值的总和。其中为三相短路容量。高压侧短路冲击电流及其有效值： =2.55=1.51低压侧短路冲击电流及其有效值： =1.84=1.095.5实际短路计算5.5.1第一点短路选取基准容量=100MVA，基准电压=10.5KV求出基准电流5.5.2电力变压器的电抗标幺值=205.5.3电力线路的电抗标幺值（查表可知 LGJ120，线距2m，电抗为）=3.4图8 第一点短路电流等值电路图5.5.4总阻抗标幺值=1.685.5.5三相短路周期分量5.5.6高压侧冲击电流5.5.7第二点短路图9 第二点短路电流等值电路图选取基准容量=100MVA，基准电压=0.4KV求出基准电流5.5.8总阻抗标幺值+=1.68+20/20=11.75.5.9三相短路电流周期分量5.5.10低压侧短路冲击电流表4短路电流计算结果短路点基准电压（kv）k110.53.273.273.273.278.347.52k20.3812.312.312.312.322.713.46 一次设备的选择与校验导体和设备的选择是变电所设计的主要内容之一，正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济的重要条件。在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。6.1 选择设备的一般原则和基本要求（1）基本要求应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要；应按当地环境条件校核；应力求技术先进和经济合理；选择导体时应尽量减少品种；扩建工程应尽量使新老设备的型号一致；选用的新品，均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。（2）按正常工作条件选择导体和电气设备电压:所选电器和电缆允许最高工作电压不得低于回路所接电网的最高运行电压，即 (5.1)一般电缆和电器允许的最高工作电压，当额定电压在220KV及以下时为1.15，而实际电网运行的一般不超过1.1。电流:导体和电器的额定电流是指在额定周围环境温度Q 0下，导体和电器的长期允许电流应不小于该回路的最大持续工作电流。即 (5.2)由于变压器在电压降低5%时，出力保持不变，故其相应回路的= 1.05（为电器额定电流）。 (5.3)按当地环境条件校核当周围环境温度Q和导体额定环境温度Q 0不等时，其长期允许电流I可按下式修正 (5.4)导体或电气设备长期发热允许温度我国目前生产的电气设备的额定环境温度=40，裸导体的额定环境温度为+259。（3）按短路情况校验设备在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动、热稳定校验，一般校验取三相短路时的短路电流，如用熔断器保护的电器可不验算热稳定。当熔断器有限流作用时，可不验算动稳定，用熔断器保护的电压互感器回路，可不验算动、热稳定动稳定.热稳定校验式为 (5.5)上式中：短路电流的热效应（KA2S）t秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（KA2S）t设备允许通过的热稳定电流时间（s）动稳定校验式为 或 (5.6)上式中： ,短路冲击电流幅值及其有效值 ,-厂家给出的动稳定电流的幅值和有效值6.2 高压断路器的选择高压断路器在高压回路中起着控制和保护的作用，是高压电路中最重要的电器设备。6.2.1 断路器选择的具体技术条件（1）电压选择同式(5.1) 10（2）电流选择同式(5.2)由于高压开断器没有连续过载的能力，在选择其额定电流时，应满足各种可能运行方式下回路持续工作电流的要求，及取最大持续工作电流。（3）开断电流选择高压断路器的额定开断电流不应小于实际开断瞬间的短路电流周期分量即 (5.7)当断路器的较系统短路电流大很多时，简化计算可用进行选择，为短路电流值。（4）短路关合电流的选择为了保证断路器在关合短路电流时的安全，断路器的额定关合电流不应小于短路电流最大冲击电流值即 (5.8)（5）热稳定校验式同(5.5)（6）动稳定校验式同(5.6) 6.2.2 断路器选择及校验10KV断路器选择（1）额定电压选择： =10KV （2）额定电流选择： 三相变压器一次侧额定电流：1.05S/1.732/U1.05200/1.732/1011.5(A)（3）按开断电流选择： =1.51KA 即1.51KA（4）按短路关合电流选择： =22.7KA 即22.7KA根据以上数据可以初步选择ZN5-10/630型真空断路器其参数如表5表5 10KV断路器参数表型号额定电压Ue(kV)最高工作电压额定电流Ie(A)额定开断电流Iekd(kA)动稳定电流峰值(kA)额定短路关合电流(kA)热稳定电流(kA) 2s固有分闸时间(s)合闸时间(s)ZN5-10/630-2010KV10630205050200.05满足要求。（6）校验动稳定： =2.85KA满足要求 （4）校验动稳定： =22.7KA =25.5KA所以满足要求故选择型户内隔离开关能满足要求,如表8表8 10KV隔离开关计算结果表设备项目产品数据计算数据 10KV10KV200A11.5A500 KAS2.74KAS 25.5KA22.7KA6.4 电流互感器的选择互感器包括电压互感器和电流互感器，是一次系统和二次系统间的联络元件，用以分别向测量仪表、继电器的电压线圈和电流线圈供电，正确反映电气设备的正常运行和故障情况。6.4.1 电流互感器的选择技术条件（1）电流互感器由于本身存在励磁损耗和磁饱和的影响，使一次电流在数值和相位上都有差异，即测量结果有误差，所以选择电流互感器应根据测量时误差的大小和准确度来选择12。（2）电流互感器10%误差曲线：是对保护级电流互感器的要求与测量级电流互感器有所不同。对测量级电流互感器的要求是在正常工作范围内有较高的准确级，而当其通过故障电流时则希望早已饱和，以便保护仪表不受短路电流的损害，保护级电流互感器主要在系统短路时工作，因此准确级要求不高，在可能出现短路电流范围内误差限制不超过-10%。电流互感器的10%误差曲线就是在保证电流互感器误差不超过-10%的条件下，一次电流的倍数入与电流互感器允许最大二次负载阻抗关系曲线。（3）额定容量为保证互感器的准确级，其二次侧所接负荷S2应不大于该准确级所规定的额定容量Se2。Se2S2= (5.9) =（） (5.10)式中： 测量仪表电流线圈电阻 继电器电阻 连接导线电阻 接触电阻一般取0.1（4）按一次回路额定电压和电流选择电流互感器用于测量时，其一次额定电流应尽量选择得比回路中正常工作电流大1/3左右以保证测量仪表的最佳工作电流互感器的一次额定电压和电流选择必须满足： ,，为了确保所供仪表的准确度，互感器的一次工作电流应尽量接近额定电流（5）种类和型式的选择选择电流互感器种类和形式时，应满足继电保护、自动装置和测量仪表的要求，再根据安装地点（屋内、屋外）和安装方式（穿墙、支持式、装入式等）来选择。（6）热稳定校验电流互感器热稳定能力常以1s允许通过一次额定电流Ie1的倍数Kr来表示即： （KrIe1）2 I2tdz(或QK） (5.11)（7）动稳定校验电流互感器常以允许通过一次额定电流最大值（Ie1）的倍数kd动稳定电流倍数，表示其内部动稳定能力，故内部动稳定可用下式校验： (5.12)6.4.2 电流互感器选择及校验10KV侧电流互感器（1）额定电压选择： =10KV（2）额定电流选择： 即：1.05*S/1.732/U1.05200/1.732/1011.5(A)根据上述条件和短路电流计算结果选；LQJ10 100/5。其参数为如表9 表9 10KV电流互感器参数表型号额定电流比级次组合准确等极额定二次负荷310%倍数倍数1S热稳定倍数动稳定电流KALQJ10100/50.5 310.4675160（3）热稳定校验：= 2.74 即: 满足要求。（4）动稳定校验：=1601.414 0.4=90.5kA， =22.7KA即：满足要求。故选择LQJ10型电流互感器能满足要求，如下表10表 10 10KV电流互感器计算结果表设 备项 目LQJ10型产品数据计算数据 10KV10KV100A11.5A2025KAS2.74KAS90.5KA22.7KA6.5 电压互感器选择6.5.1 电压互感器选择技术条件（1）电压互感器的准确级和容量13电压互感器的准确级是指在规定的一次电压和二次负荷变化范围内，负荷功率因数为额定值时，电压误差最大值，由于电压互感器本身有励磁电流和内阻抗，导致测量结果的大小和相位有误差，而电压互感器的误差与负荷有关，所以用一台电压互感器对于不同的准确级有不同的容量，通常额定容量是指对应于最高准确级的容量。（2）按一次回路电压选择为了保证电压互感器安全和在规定的准确级下运行，电压互感器一次绕组所接电网电压应在（1.1-0.9）Ue范围内变动，即应满足：1.10.9 (5.13)（3）按二次回路电压选择电压互感器的二次侧额定电压应满足保护和测量使用标准仪表的要求，电压互感器二次侧额定电压可按下表选择,如表11表11 电压互感器型号选择表接 线 型 式电网电压（KV）型 式二次绕组电压（V）接成开口三角形辅助绕组电压IV一台PT不完全3